Karoserie a podvozek

Karoserie tvoří důležitou část automobilu. Můžeme říci, že je to část vozidla, která slouží k ochraně před vnějšími vlivy (např. počasí, …). Je určená k přepravě osob a nákladu. Zajišťuje nám komfort při cestování a také slouží jako ochrana při nehodách. Další její funkcí je snižování aerodynamického odporu, což je patrné především na moderních „zaoblených“ automobilech. Karoserie automobilu je rovněž důležitým estetickým prvkem daného vozu a mnozí lidé si podle designu karoserie automobil vybírají jakožto doplněk své image.

Jak šel čas s automobilovou karoserií

První automobil, Benzův tricykl, byl otevřenou tříkolkou s konstrukcí lehkých vozidel. Jeho tříkolový podvozek a rám byly vyrobeny z ohýbaných a svařovaných ocelových trubek. Motor musel být součástí rámu. Kola byla pouze drátěná, zadní potom měla cínová pouzdra. Sedadlo bylo vyrobeno ze dřeva a spolu s opěrkami bylo, pro pohodlí cestujících, potaženo kůží. Kožená byla i pásová brzda.

Postupem času se spolu s vývojem automobilu měnila především jeho karoserie. Bylo potřeba automobil uzavřít, aby cestující nebyli vystaveni vnějším vlivům. Začal se vyrábět dřevěný rám, ke kterému se přidávaly ocelové plechy. Aby tyto plechy nerezavěly, začaly se z vnějšku ošetřovat nátěry. Zpočátku byly veškeré práce na automobilu prováděny ručně. Automobily byly kvalitní, ale jejich výroba byla zdlouhavá a náročná. Dnes se již zcela přešlo k pásové tovární výrobě.

Nové výzkumy přinášely do výroby stále nové materiály. Od původních celodřevěných konstrukcí se přecházelo k dřevěným rámům pokrytým plechy, ale také, např. během druhé světové války, kdy se kovy využívaly především k výrobě zbraní, proutím (proutěné karoserie), lisovaným papírem apod. Nejvýznamnějším objevem této doby byl bezesporu duroplast, použitý poprvé roku 1958. Tento plast byl základem Trabanta. Karoserie vyrobená z duroplastu měla hned několik výhod – byla velmi lehká, odolávala menším nárazům, nekorodovala, a jednotlivé díly skeletu automobilu (blatníky, dveře, střecha, kapota) bylo možné snadno opravit pouhou jejich výměnou. Z chemického hlediska jsou základem duroplastu tři typy syntetické pryskyřice a bavlněné plnivo. Duroplastové automobilové díly byly zpracovávány lisováním. Pouze některé nepřesnosti nebo nutné úpravy byly dodatečně prováděny ručně. Ve své době byly známy i základní parametry duroplastu. Hustota 1,38 kg/dm3, tepelná soudržnost 120°C a mez zlomu při prohnutí 150 až 180 MPa. [9] Spolu se zánikem výroby Trabanta se duroplast v automobilovém průmyslu přestal používat.

S nástupem dnešní doby se na stavbu automobilů začala používat řada dalších materiálů. Dnes jsou využívány především běžné konstrukční oceli, nízko- a vysokolegované oceli, zušlechtěné tepelným zpracováním. Dále je využíváno korozivzdorné oceli s transformačně indukovanou pevností, nerezové oceli, tvárné litiny a hliníkové slitiny. V interiéru jsou potom používány různé druhy tkanin a plastů.

Automobilové karoserie dneška

Z historického hlediska můžeme karoserie rozdělit na podvozkové, polonosné a samonosné. Karoserie je buď vyráběna přímo s podvozkem, nebo je nejprve vyroben pouze podvozek, který je následně „okarosován“.

Dnes nejrozšířenějším typem karoserie je karoserie samonosná. Používá se u všech osobních automobilů. Samonosná karoserie tvoří tuhý, ale zároveň pružný celek, který nepotřebuje rám podvozku jako nosný prvek. Nápravy jsou upevněny přímo na karoserii, stejně tak je na ní zavěšen i motor s převodovkou. První automobil, který byl koncipován na základě samonosné karoserie, byla roku 1922 Lancia Lambda.

Obr. 3 Samonosná karoserie [10]

Podvozková karoserie se upevňuje na podvozek nebo na strojový spodek vozidla (jeho tuhost umožňuje i jízdu bez karoserie). Nosnou částí této karoserie je rám, k němuž jsou přichyceny jak podvozek, motor a převodovka, tak i další části poháněcí soustavy. Tento typ karoserie je s rámem spojen pružně. Dnes se tato karoserie používá pouze u užitkových a terénních automobilů.

Polonosná karoserie je rovněž napojena na rám, ale na rozdíl od podvozkové karoserie se podílí na zachycení působících sil. S rámem je pevně spojena, jde však rozebrat. Je využívána u automobilů typu roadster.

Podvozek

Podvozek je část vozidla složená z přední a zadní nápravy, odpružení, kol, brzdové soustavy a také sem zahrnujeme řízení.

Z hlediska umístění hnacího ústrojí (motoru, spojky, převodovky a rozvodovky) existují celkem tři základní koncepce osobních automobilů (viz ob. 4), které mají do značné míry vliv na jízdní vlastnosti.

Pokud mluvíme o přední nápravě, je tato vždy nápravou řídící, umožňující nám změnu směru jízdy. Podle toho, která z náprav je nápravou hnací, rozlišujeme automobily s předním pohonem, zadním pohonem a klasickou koncepcí. Každá koncepce má své výhody i nevýhody, a proto žádná z nich není automobilovými výrobci používaná tak, aby z trhu vytlačila ty ostatní.

Klasická koncepce, využívaná v hojné míře ve 2. polovině minulého století, spočívá v umístění motoru a převodovky dopředu, rozvodovka je umístěna vzadu. Hnací nápravou je tedy náprava zadní. Přenos hnacího momentu (hnací síly) je přenášen spojovacím nebo kloubovým hřídelem. Její výhodou je velký a dobře přístupný zavazadlový prostor. Nevýhodou jsou nadměrné vibrace a hluk způsobený spojovací hřídelí.

Zadní pohon má uloženy všechny části hnacího ústrojí u zadní hnací nápravy. Tento typ pohonu se využíval hlavně dříve, dnes již není rozšířený. Výraznou výhodou této koncepce je zatížení zadní (pohonné) nápravy při jízdě do kopce a při akceleraci, kdy je plně využita hnací síla. Nevýhodou je přílišné zatížení zadní nápravy a odlehčení přední nápravy, což způsobuje problémy především v zatáčkách na mokré vozovce a v zimě na náledí. Nedostatečný je také zavazadlový prostor umístěný pod kapotou.

U předního pohonu jsou všechny části (motor, převodovka i rozvodovka) umístěny u přední hnací nápravy. Tato koncepce je v současnosti nejvíce rozšířená. Její výhodou je velký a snadno dostupný zavazadlový prostor v zádi vozu, dále možnost úpravy karoserie na užitkové aplikace (karoserie typu hatchback (= třídveřová nebo pětidveřová, dvouprostorová karoserie s výklopnou zadní částí, která se zádí automobilu splývá) , pick-up (dvoumístná karoserie, původně měla odkrytý nákladový prostor, dnes již standardně vybavována plechovou nástavbou ložné plochy), …). Dalo by se říci, že tento automobil je předními koly „táhnut“. Nevýhodou je odlehčování přední nápravy při jízdě do kopce, kdy je sníženo využití hnací síly předních kol.

Obr. 4 Základní koncepce pohonu automobilů [11]
a) koncepce klasická; b) zadní pohon; c) přední pohon